基于物理模拟实验的黑方台黄土滑坡破坏机理研究

在黑方台地区,由于长年的灌溉引发了大量的黄土滑坡,以焦家4#滑坡为例,对该滑坡进行了近景摄影测量分析以及详细的野外调查工作,对黄土滑坡破坏机理进行研究。结果表明:黄土滑坡破坏前期后缘开始发育大量裂缝,破坏后后缘呈圈椅状,滑动面处于液态化的状态,滑体软弱松散,是该区危害最大的一类滑坡。建立物理模型模拟该滑坡的破坏过程,结果表明:该滑坡演化过程中,边坡中后部率先出现裂缝,逐渐向坡面发展,裂缝方向顺着斜坡坡面方向,最后贯穿滑坡体。边坡破坏时,孔隙水压力激增,导致黄土液化,强度降低,前缘塑性流出,边坡破坏;表面位移量达到最大,表明该滑坡具有明显的突发性特征。     

甘肃黑方台滑坡滑距参数的BP神经网络模型

在甘肃黑方台,由于台塬大面积提水灌溉导致台塬边滑坡频繁发生,对当地居民生命财产安全造成危害。文章以黑方台75处滑坡(含53处黄土滑坡与22处黄土-基岩滑坡)为研究对象,基于BP神经网络模型,优化建立了迭代BP神经网络模型,全方位研究分析了滑坡滑距同滑坡体体积参数与地形地貌参数之间的关系,其中黄土滑坡迭代99次,黄土-基岩滑坡迭代256次。最优模型返回相关系数为0.976(黄土滑坡)与0.978(黄土-基岩滑坡),结果具有较高的可靠性。选取模型结果最优的几组迭代方案分析可知,影响黄土滑坡滑距的重要参数为滑坡体积、滑源区纵向长、滑坡落差、滑坡坡角、黄土厚度,次要参数为滑源区横向宽与滑坡壁高;影响黄土-基岩滑坡滑距的重要参数为滑源区纵向长、滑坡落差、滑动方向、基岩倾角、滑坡坡角,次重要参数为滑坡体积与岩层倾角,次要参数为滑源区横向宽与滑坡壁高。该研究为黑方台地区滑坡滑距以及滑坡危险范围的研究提供参考与指导。     

甘肃黑方台陈家8~#静态液化型黄土滑坡变形特征及成因机理

甘肃黑方台为灌溉诱发的静态液化型黄土滑坡发育地区,这类滑坡变形破坏具有明显的突发性,2015年黑方台东北侧的陈家8~#滑坡发生了3次滑动,在前方沟谷内形成了4.4×10~4 m~3黄土堆积体。通过野外调查和位移监测,获得了陈家8~#静态液化型黄土滑坡的完整变形曲线,其滑坡变形过程可分为前期稳定、匀速变形和加速变形3个阶段,位移具有明显的突发性,滑前坡体底部饱水黄土的静态液化是诱发滑坡连续发生的原因,而滑坡弧形凹槽产生的汇水作用是使3次滑动呈渐进后退式的重要因素。有效的地表变形监测和宏观上地下水渗出规律的识别是预警这类滑坡的重要手段。     

泾阳南塬蒋刘4#滑坡特征及成因机制

2016年3月6日,泾阳南塬蒋刘村发生了约2×104 m3的小型黄土滑坡。滑坡发生后,在对滑坡现场进行详细的地质调查基础上,结合无人机航测和三维激光扫描综合手段,对滑坡的基本特征及成因机理进行了初步分析。结果表明:长期引水灌溉是滑坡发生的基本条件;坡脚滞水软化作用、与灌溉渠较短的渗透距离、坡脚冻结黄土春季解冻是导致滑体发生的直接原因;底部饱和泥化黄土的铺垫及导流作用,是导致其滑程较远的根本原因。该类滑坡近几年来发生频率较高,为泾阳南塬滑坡演化后期的主要发生类型,具有一定的特殊性,值得深入研究。     

黑方台地区黄土强度弱化的浸水时效特征与机制分析EI北大核心CSCD

黑方台地区因灌溉水下渗,导致地下水位上升,深部土体长期处于饱水状态。地下水溶滤作用带走大量盐分,同时改变了孔隙水溶液中的化学成分,影响着黄土的抗剪强度。采用环剪仪、激光粒度分析仪、Zeta电位仪、电感耦合等离子体发射光谱仪、离子色谱仪等装置从强度和物理化学作用等方面对其进行研究。试验结果显示,黄土抗剪强度及其参数(内摩擦角)-浸水时间曲线呈"勺形"。结合相应的物理化学测试结果,分析了黄土强度弱化的浸水时效机制:浸水初期,胶结物(易溶盐)迅速溶解,黄土微结构破坏,内摩擦角显著降低;同时孔隙水离子浓度增大,与黏粒反离子层发生离子交换作用,黏粒结合水膜厚度变小,致使内摩擦角稍有增大;随着浸水时间的增加,中溶盐石膏逐渐溶解于氯化钠溶液中,导致黄土中粗颗粒进一步分散解体,黏粒含量增加,双电层总厚度有所增大,内摩擦角稍有降低。     

突发型黄土滑坡监测预警理论方法研究——以甘肃黑方台为例

灌溉诱发的黄土滑坡大多数具有明显的突发性特征;斜坡破坏过程变形量小,历时短,具有较大的危险性。由于此类黄土滑坡加速变形阶段经历时间较短,GNSS系统和裂缝计等传统监测手段难以获取加速变形阶段系统完整的监测数据,更难以提前预警。针对这一难题,自主研发了自适应智能变频裂缝仪,它能够根据滑坡变形快慢自动调整采样频率。基于获取的黑方台多个突发型黄土滑坡的全过程变形-时间曲线,对这些变形曲线特征和规律进行分析研究,建立了针对性的黄土滑坡综合预警模型。将变形速率阈值和改进切线角作为滑坡预警的重要指标,建立了4级预警判据,通过自主研发的"地质灾害实时监测预警系统"实现滑坡的实时自动预警,并将预警信息与当地的群防群测信息平台对接,为防灾应急避让提供直接依据。2017年以来已先后6次对黑方台黄土滑坡实施成功预警,避免了重大人员伤亡,取得显著的防灾减灾效果。     

盐分影响重塑黄土渗透性的微观机制试验研究

“治沟造地”修建水库,导致土地盐渍化,而盐渍土的渗透性是影响工程设计、施工安全的重要因素,因此阐明不同盐分含量及类型条件下的重塑黄土渗透性至关重要。通过制备不同盐分含量的钠、钙盐重塑黄土试样,开展一系列室内变水头饱和渗透试验,探析重塑黄土渗透系数随盐分含量的变化规律。结果表明：随盐分含量增加,重塑黄土饱和渗透系数逐渐减小,两者呈负指数相关,含盐重塑黄土渗透系数与不含盐重塑黄土相比均有不同程度减小;同一盐分含量条件下,钙盐黄土的渗透系数小于钠盐黄土的渗透系数。采用核磁共振（nuclear magnetic resonance,NMR）技术,测取重塑黄土的孔隙水赋存状态与孔隙结构随盐分含量与类型的变化;当盐分含量小于2%时,随盐分含量增加,孔隙水赋存状态与孔隙结构的变化使重塑黄土渗透系数迅速减小;当盐分含量大于2%时,随盐分含量增加,孔隙水赋存状态变化使重塑黄土渗透性增加,而孔隙结构变化使重塑黄土渗透性减小且对渗透性的影响占主导,因此重塑黄土的渗透系数缓慢减小;同一盐分含量条件下,钙盐重塑黄土的孔隙水赋存状态和孔隙结构的变化比钠盐重塑黄土更显著。     

面向工程地质领域的滑坡知识图谱构建方法研究

大数据为滑坡研究带来了新机遇,但由于数据类型复杂、语义关系多样、共享机制不明等问题,对滑坡数据深层挖掘仍然有限,在滑坡研究中大数据优势较难发挥。提出一种面向工程地质领域的滑坡知识图谱构建方法,抽取、融合、结构化多源异构滑坡知识,实现对滑坡知识大数据的询查、关联和推理。采用自顶向下和自底向上结合方法,划分滑坡概念和本体,形成以滑坡野外调查、滑坡评价、滑坡类型、滑坡地貌特征、滑坡形态特征、滑坡致灾信息、滑坡活动状态、滑坡成因机制、滑坡稳定性分析方法、滑坡防治措施10大类知识为基础的滑坡知识体系,建立了包括概念层、属性层、关系层、规则层、实例层的知识图谱模式层;从广阔数据源抽取滑坡知识信息、建立语义网络,对冗余知识进行融合,构建了知识图谱数据层;利用Neo4j平台存储滑坡知识,实现了知识可视化与检索,为滑坡机理研究与防灾减灾提供新思路、新方法。所提的滑坡知识图谱构建方法可拓展到其他类型灾害知识图谱研究,并与其他学科领域产生联系,促进学科深度交叉与融合。     

基于数值模拟的突发型黄土滑坡运动过程研究——以黑方台陈家8#滑坡为例

甘肃省黑方台地区农业灌溉诱发大量的静态液化型滑坡,此类滑坡失稳前变形迹象小、启动速度快、运移距离远,具有显著的突发特征并严重威胁到当地居民的生命财产安全。目前对突发型滑坡的运动过程,主要集中在定性和半定量研究方面,缺乏合理的定量研究。本文选取黑方台地区典型的陈家8#突发型滑坡,采用Massflow数值模拟软件对该滑坡进行反演,依据滑距及堆积范围吻合率定量判断反演结果的准确度,利用最优的吻合结果来分析滑坡启动后不同时刻的堆积厚度和运动速度,得出如下结论:(1)对于陈家8#滑坡,当内聚力为1000 Pa、内摩擦角为31°、基底液化系数为0. 63时,滑距与堆积范围吻合率分别为0. 94和0. 89,反演获得的滑坡堆积范围与真实堆积非常接近。(2)数值模拟结果显示,滑坡主滑方向的平均厚度约1. 20 m,最大堆积厚度约4. 10 m,反演结果与真实堆积厚度较为吻合,后缘高差与滑距之比为0. 05,体现此类滑坡较强的流态特征。(3)滑坡的运动过程可分为启动加速、稳定加速、减速堆积三个阶段,陈家8#滑坡从启动到最终静止整个过程仅用42 s,最大运动速度介于15 m/s至20. 30 m/s之间,启动加速阶段时间仅占滑坡运动总时间的12. 85%,而减速堆积阶段占滑坡运动总时间的77. 38%,进一步表明其流态特性,体现该类滑坡较强的破坏性。     

钢塑凸榫土工格栅及其筋土界面特性研究

本文在钢塑土工格栅之上辅以凸榫设计,研制出一种新型的土工格栅结构类型,即钢塑凸榫土工格栅。将钢塑土工格栅和钢塑凸榫土工格栅分别与多种不同类型的典型填料进行室内直剪试验和室内拉拔试验,证明了凸榫的设置有利于筋土界面性能的改善。通过对凸榫土工格栅的破坏模型进行理论分析,推导了凸榫格栅与岩土体间界面抗剪强度的理论公式。通过与室内试验结果对比分析表明,该理论公式求得的内摩擦角值基本符合实际,而黏聚力则不符合实际,凸榫对黏聚力的贡献值建议取2~7kPa。